JP6484114B2 - 血液循環システム - Google Patents
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Description
リザーバ502は、内部に槽を有していて、移送されてきた血液を一時的に貯留するようになっている。
第2の送血ライン507は、人工肺506において二酸化炭素を排出して酸素を付加された血液を受け取って、患者Pの動脈に移送するようになっている。
そこで、人工心肺装置による脱血流量の調整を正確かつ簡易に操作するために、脱血ライン501を挟んで変形させることにより、脱血流量を調整する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
そこで、手術開始時における送血流量の逓増や、手術が終了時における送血流量の逓減を効率的に行うことができる技術が望まれる。
また、手術の状況等によって脱血流量が変動する場合があることから、脱血流量が変動してもスムースに安定した血液循環が可能であることが望まれる。
請求項1に記載の発明は、人体に接続可能とされ、脱血された血液を送血ポンプによって人体に送血する血液循環システムであって、送血ポンプと、脱血された血液が前記送血ポンプに向かう脱血ラインと、前記送血ポンプから送られる血液を人体に向かって移送する送血ラインと、前記送血ポンプによる送血流量を制御する制御部と、前記脱血ラインに設けられた脱血流量測定手段と、を備え、前記送血ラインに送血する血液の送血流量を、予め設定した条件に基づいた逓増送血と逓減送血の少なくともいずれかの送血流量調整が可能な送血流量漸次調整手段を備え、前記制御部は、前記送血ポンプによる送血流量を、前記脱血流量測定手段が測定した脱血流量に対して特定範囲内となるように前記送血ポンプを連動制御し、前記送血流量漸次調整手段は、前記脱血流量を調整することにより前記送血流量を調整する脱血流量調整手段を備えていることを特徴とする。
その結果、手術開始時における送血流量や、手術終了時における送血流量を、漸次増加又は減少することができ、手術における血液循環を効率的に行うことができる。
なお、血液循環路において、脱血ライン又は送血ラインに該当しないものや、脱血ライン、送血ラインのうち、一部のものを、便宜上、血液ラインと記載する場合がある。
ここで、脱血流量パラメータとは、脱血流量と対応して変動するパラメータであり、脱血流量そのものを含むことは勿論であるが、例えば、脱血ラインの流路断面積が既知である場合における脱血された血液の流速や、この流速を特定するためのパラメータ(例えば、超音波の周波数の変化)等、脱血流量を特定するための種々のパラメータを含むものとする。
また、送血ポンプによって、予め設定された時間だけ遅れて脱血流量と等しい量の血液を送血する場合を含むものとする。
請求項3に記載の発明は、人体に接続可能とされ、脱血された血液を送血ポンプによって人体に送血する血液循環システムであって、送血ポンプと、脱血された血液が前記送血ポンプに向かう脱血ラインと、前記送血ポンプから送られる血液を人体に向かって移送する送血ラインと、前記送血ポンプによる送血流量を制御する制御部と、を備え、前記送血ラインに送血する血液の送血流量を、予め設定した条件に基づいた逓増送血と逓減送血の少なくともいずれかの送血流量調整が可能な送血流量漸次調整手段を備え、前記送血流量漸次調整手段は、前記脱血ラインに配置され、前記脱血ラインの流路断面積を増減することにより脱血流量を調整する脱血流量調整器であることを特徴とする。
以下、図1〜図6を参照して、本発明の第1の実施形態に係る人工心肺装置(血液循環システム)について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る人工心肺装置の概略構成を説明する回路図であり、図2は、第1の実施形態に係る人工心肺装置の制御部の概略構成を説明するブロック図である。
また、脱血ライン101には、脱血流量調整器130、脱血流量センサ111がこの順に配置されている。
そして、脱血ライン101を介して脱血された血液は、第1の送血ライン104、第2の送血ライン106を介して患者(人体)Pに循環されるようになっている。
また、脱血ライン101には、必要に応じて血液の濃度や酸素の濃度をモニターするためのセンサ等(不図示)が設けられている。なお、上記センサ等は、脱血ライン101に代えて、血液ライン103、第1の送血ライン104に設けてもよい。
また、リザーバ102には、例えば、患者Pの手術野における血液を吸引するためのサクションライン(不図示)、および右心腔内における血液を吸引するためのベントライン(不図示)が接続されている。
なお、人工肺105は、例えば、血液の温度を調整するための熱交換器が一体に形成されている。
なお、第2の送血ライン106には、例えば、血栓や気泡など血液中の異物を取り除くためのフィルター(不図示)が設けられている。
そして、この実施形態では、送血流量を脱血流量と同期(脱血流量の特定範囲内に調整)するようになっているので、結果的に、送血流量が調整されて、送血流量を逓増、逓減することができるようになっている。
制御部140は、例えば、脱血流量信号入力受付部141と、脱血流量算出部142と、送血流量算出部143と、ローラポンプ制御量算出部144と、ローラポンプ制御部145と、脱血流量逓増処理受付部161と、脱血流量調整器制御量算出部162と、脱血流量調整器制御部163と、脱血流量逓減処理受付部171と、逓増・逓減指示受付部181とを備えている。
なお、時間とともに脱血増加率を変化させながら脱血流量を逓増(例えば、途中で一時的に減少させる場合も含む)させる関数を設定して、例えば、逓増処理開始時には増加率を大きくして、次第に緩やかに増加するように条件設定をしてもよい。
なお、時間とともに脱血減少率を変化させながら脱血流量を逓減(例えば、途中で一時的に増加する場合も含む)させる関数を設定して、例えば、逓減処理開始時には減少率を小さくして、次第に大きな減少率とするように条件設定をしてもよい。
また、通常制御と連動制御の切換えは、例えば、送血制御スイッチ(不図示)による指示によって行われるようになっている。
また、送血流量算出部143による連動制御における送血流量の算出は、例えば、脱血流量算出部142から受取った脱血流量に基づいて算出するようになっている。
この実施形態では、ローラポンプ120に対する送血流量(目標とする送血流量)を脱血流量と一致させて送血流量を脱血流量と同期させるようになっている。
具体的には、例えば、逓増処理、逓減処理の際に、脱血流量調整器130によって流量調整された脱血ライン101を流れる脱血流量データを脱血流量算出部142から受取り、送血流量を脱血流量と同期させて、逓増処理、逓減処理時の送血流量を算出する。
また、脱血流量逓増処理受付部161が受取った脱血流量逓増処理データ(逓増開始タイミング、逓増終了タイミング)、及び脱血流量逓減処理受付部171が受取った送血流量逓減処理データ(逓減処理開始タイミング、逓減処理終了タイミング)等に基づいて、例えば、逓増・逓減開始タイミングから逓増・逓減終了タイミングまでの間、送血流量を脱血流量と連動制御することが望ましい。
また、連動制御の場合におけるローラポンプ120に対する回転数は、例えば、ローラポンプ120による送血流量を脱血流量と同期するための回転数である。
次に、図3を参照して、人工心肺装置100の連動制御における作動手順の一例を説明する。図3は、人工心肺装置100の連動制御における作動手順の一例を説明するフローチャートである。
(1)まず、脱血流量信号(脱血流量パラメータ信号)を受け取る(S111)。
(2)次に、受取った脱血流量信号に基づいて脱血流量を算出する(S112)。
(3)次いで、算出した脱血流量に基づいて、送血流量を算出する(S113)。
脱血流量に基づく送血流量の算出は、例えば、送血流量を脱血流量と同期させる場合には、送血流量を脱血流量と等しくする。なお、(送血流量−脱血流量)の絶対値が所定範囲内となるように送血流量を設定してもよい。
(4)次いで、算出した送血流量に基づいて、ローラポンプ120の制御量(回転数)を算出する(S114)。
送血流量に基づくローラポンプ120の制御量(回転数)の算出は、例えば、ローラポンプ120の送血流量特性に基づいて算出する。
(5)次に、ローラポンプ120に対して制御量と対応する信号を出力する(S115)。
上記S111〜S115の処理を、例えば、手術が終了するまで又は通常制御に切換えられるまで、所定の周期で繰り返して実行する。
また、脱血流量調整器130を逓増・逓減処理に基づいて制御している場合は、逓増・逓減送血表示部190を点灯するようになっている。
以下、図4を参照して、人工心肺装置100における脱血流量逓増処理について説明する。図4は、人工心肺装置100において、脱血流量調整器(脱血流量調整手段)130による脱血流量逓増処理を説明するフローチャートである。
(1)まず、脱血流量逓増処理受付部161から脱血流量逓増処理データを受取る(S121)。
(2)次に、脱血流量を受取る(S122)。
(3)次に、受取った脱血流量逓増処理データ及び脱血流量に基づいて、脱血流量調整器130に対する送血流量を逓増処理する際の逓増制御量を算出する(S123)。
(4)次いで、脱血流量調整器130に対して逓増制御量と対応する逓増制御信号を出力する(S124)。
(5)次に、逓増処理が終了したかどうかを判断する(S125)。
逓増処理が終了したかどうかの判断は、例えば、脱血流量逓増処理設定部160に設定された逓増処理条件(例えば、クランプ量の設定位置到達)が満足されているかどうかにより判断する。
逓増処理条件を満足している場合(S125:Yes)は逓増処理を終了し、逓増処理条件を満足していない場合(S125:No)はS122に移行する。
上記S121〜S125の処理を、例えば、人工心肺装置100における逓増処理が終了するまで、所定の周期で繰り返して実行する。
以下、図5を参照して、人工心肺装置100における脱血流量逓減処理について説明する。図5は、人工心肺装置100において、脱血流量調整器(脱血流量調整手段)130による脱血流量逓減処理を説明するフローチャートである。
(1)まず、脱血流量逓減処理受付部171から脱血流量逓減処理データを受取る(S131)。
(2)次に、脱血流量を受取る(S132)。
(3)次に、受取った脱血流量逓減処理データ及び脱血流量に基づいて、脱血流量調整器130に対する送血流量を逓減処理する際の逓減制御量を算出する(S133)。
(4)次いで、脱血流量調整器130に対して逓減制御量と対応する逓減制御信号を出力する(S134)。
(5)次に、逓減処理が終了したかどうかを判断する(S135)。
逓減処理が終了したかどうかの判断は、例えば、脱血流量逓減処理設定部170に設定された逓減処理条件(例えば、クランプ量の設定位置(例えば、チューブ閉塞と対応する値)到達)が満足されているかどうかにより判断する。
逓減処理条件を満足している場合(S135:Yes)は逓減処理を終了し、逓減処理条件を満足していない場合(S135:No)はS132に移行する。
上記S131〜S135の処理を、例えば、人工心肺装置100における逓減処理が終了するまで、所定の周期で繰り返して実行する。
そして、手術終了後は、例えば、脱血ライン101の流路断面積を直線的に調整して、送血流量がゼロになるまで送血流量も逓減する。
なお、例えば、脱血ラインを流れる脱血の最大脱血流量が逓増処理の設定最大流量より小さい場合には、設定最大流量に至る前に、逓増処理(脱血ライン101の拡大)を停止してもよい。
その結果、手術開始時における送血流量を逓増処理し、手術終了時における送血流量を低減処理することにより、手術における血液循環を効率的に行うことができる。
次に、図7〜図9を参照して、本発明の第2の実施形態に係る人工心肺装置(血液循環システム)について説明する。
図7は、第2の実施形態に係る人工心肺装置を説明する概略構成図であり、図8は、第2の実施形態に係る人工心肺装置の制御部の概略構成を説明するブロック図である。
脱血ライン101には、脱血流量調整器130、脱血流量センサ111がこの順に配置され、第1の送血ライン104には、送血レギュレータ122、送血流量センサ112がこの順に配置されている。
また、送血流量パラメータとは、送血流量と対応して変動するパラメータであり、送血流量そのものを含むことは勿論であるが、例えば、送血ラインの流路断面積が既知である場合における送血された血液の流速や、この流速を特定するためのパラメータ(例えば、超音波の周波数の変化)等、送血流量を特定するための種々のパラメータを含む。
制御部240は、例えば、脱血流量信号入力受付部141と、脱血流量算出部142と、送血流量信号受付部241と、送血流量算出部242と、目標送血流量算出部243と、遠心ポンプ制御量算出部244と、遠心ポンプ制御部245と、脱血流量逓増処理受付部161と、脱血流量調整器制御量算出部162と、脱血流量調整器制御部163と、脱血流量逓減処理受付部171と、逓増・逓減指示受付部181とを備えている。
また、通常制御と連動制御の切換えは、例えば、送血制御スイッチ(不図示)による指示によって行われるようになっている。
また、目標送血流量算出部243による連動制御における送血流量の算出は、例えば、脱血流量算出部142から受取った脱血流量及び送血流量算出部242から受取った送血流量に基づいて算出するようになっている。
この実施形態では、遠心ポンプ220に対する目標送血流量)を脱血流量と一致させて目標送血流量を脱血流量と同期させるようになっている。
具体的には、例えば、逓増処理、逓減処理の際に、脱血流量調整器130によって流量調整された脱血ライン101を流れる脱血流量データを脱血流量算出部142から受取り、送血流量を脱血流量と同期させて、逓増処理、逓減処理時の送血流量を算出する。
また、脱血流量逓増処理受付部161が受取った脱血流量逓増処理データ(逓増開始タイミング、逓増終了タイミング)、及び脱血流量逓減処理受付部171が受取った送血流量逓減処理データ(逓減処理開始タイミング、逓減処理終了タイミング)等に基づいて、例えば、逓増・逓減開始タイミングから逓増・逓減終了タイミングまでの間、送血流量を脱血流量と連動制御することが望ましい。
連動制御における遠心ポンプ220に対する制御量は、送血流量を脱血流量と同期する制御量である。
また、遠心ポンプ制御部245は、例えば、手術が開始されて遠心ポンプ220の運転を開始した場合に、運転が開始されたことを示す信号を脱血流量調整器制御部163に出力するようになっている。
人工心肺装置200における脱血流量調整器(脱血流量調整手段)130による脱血流量逓増処理については、第1の実施形態において図4、図5に示したのと同様であるので説明を省略する。
次に、図9を参照して、人工心肺装置200の連動制御における作動手順の一例を説明する。図9は、人工心肺装置200の連動制御における作動手順の一例を説明するフローチャートである。
(1)まず、脱血流量信号(脱血流量パラメータ信号)を受け取る(S211)。
(2)次に、受取った脱血流量信号に基づいて脱血流量を算出する(S212)。
(3)次いで、S212において算出した脱血流量に基づいて目標送血流量を算出する(S213)。
(4)次に、送血流量信号(送血流量パラメータ信号)を受け取る(S214)。
(5)次いで、受取った送血流量信号に基づいて送血流量を算出する(S215)。
(6)次いで、S213で算出した目標送血流量と、S215で算出した送血流量とを比較して、例えば、(目標送血流量−送血流量)を算出して、(目標送血流量≧送血流量)であるかどうかを判断する(S216)。
(目標送血流量≧送血流量)である場合(S216:Yes)はS217に移行し、(目標送血流量≧送血流量)でない場合(S216:No)はS218に移行する。
(7)S216における差異(=(目標送血流量−送血流量))に基づいて、遠心ポンプ220に対する制御量(増加回転数)を算出する(S217)。
なお、目標送血流量=送血流量である場合には、制御量(増加回転数)をゼロとする。
(8)S216における差異(=(目標送血流量−送血流量))に基づいて、遠心ポンプ220に対する制御量(減少回転数)を算出する(S218)。
(9)次に、遠心ポンプ220に対してS217又はS218で算出した制御量と対応する信号を出力する(S219)。
上記S211〜S219の処理を、例えば、手術が終了するまで、所定の周期で繰り返して実行する。
その結果、手術開始時における送血流量を逓増処理し、手術終了時における送血流量を低減処理することにより、手術における血液循環を効率的に行うことができる。
100、200 人工心肺装置(血液循環システム)
101 脱血ライン
102 リザーバ
104 第1の送血ライン(送血ライン)
105 人工肺
106 第2の送血ライン(送血ライン)
111 脱血流量センサ(脱血流量測定手段)
112 送血流量センサ(送血流量測定手段)
120 ローラポンプ(送血ポンプ)
122 送血レギュレータ(流量調整手段)
130 脱血流量調整器(脱血流量調整手段、送血流量漸次調整手段)
140、240 制御部
220 遠心ポンプ(送血ポンプ)
Claims (3)
- 人体に接続可能とされ、脱血された血液を送血ポンプによって人体に送血する血液循環システムであって、
送血ポンプと、
脱血された血液が前記送血ポンプに向かう脱血ラインと、
前記送血ポンプから送られる血液を人体に向かって移送する送血ラインと、
前記送血ポンプによる送血流量を制御する制御部と、
前記脱血ラインに設けられた脱血流量測定手段と、
を備え、
前記送血ラインに送血する血液の送血流量を、予め設定した条件に基づいた逓増送血と逓減送血の少なくともいずれかの送血流量調整が可能な送血流量漸次調整手段を備え、
前記制御部は、
前記送血ポンプによる送血流量を、前記脱血流量測定手段が測定した脱血流量に対して特定範囲内となるように前記送血ポンプを連動制御し、
前記送血流量漸次調整手段は、前記脱血流量を調整することにより前記送血流量を調整する脱血流量調整手段を備えていることを特徴とする血液循環システム。 - 請求項1に記載の血液循環システムであって、
前記送血流量漸次調整手段は、
前記脱血ラインに配置され、前記脱血ラインの流路断面積を増減することにより前記脱血流量を調整する脱血流量調整器であることを特徴とする血液循環システム。 - 人体に接続可能とされ、脱血された血液を送血ポンプによって人体に送血する血液循環システムであって、
送血ポンプと、
脱血された血液が前記送血ポンプに向かう脱血ラインと、
前記送血ポンプから送られる血液を人体に向かって移送する送血ラインと、
前記送血ポンプによる送血流量を制御する制御部と、
を備え、
前記送血ラインに送血する血液の送血流量を、予め設定した条件に基づいた逓増送血と逓減送血の少なくともいずれかの送血流量調整が可能な送血流量漸次調整手段を備え、
前記送血流量漸次調整手段は、
前記脱血ラインに配置され、前記脱血ラインの流路断面積を増減することにより脱血流量を調整する脱血流量調整器であることを特徴とする血液循環システム。
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